Tesla heeft zojuist aangekondigd dat de volgende generatie permanentmagneetmotoren die in hun elektrische voertuigen worden geconfigureerd helemaal geen zeldzame aardmetalen zullen gebruiken!
Tesla-slogan: Zeldzame aarde permanente magneten zijn volledig geëlimineerd
is dit echt?
In 2018 was 93% van de elektrische voertuigen ter wereld uitgerust met een aandrijflijn die werd aangedreven door een permanente magneetmotor gemaakt van zeldzame aardmetalen. In 2020 maakt 77% van de wereldwijde markt voor elektrische voertuigen gebruik van permanente magneetmotoren. Waarnemers van de elektrische auto-industrie zijn van mening dat, aangezien China een van de grootste markten voor elektrische auto's is geworden en China de levering van zeldzame aardmetalen grotendeels heeft gecontroleerd, het onwaarschijnlijk is dat China zal overstappen van permanente magneetmachines. Maar hoe zit het met Tesla en hoe denkt het daarover? In 2018 gebruikte Tesla voor het eerst een ingebedde synchrone motor met permanente magneet in de Model 3, terwijl de inductiemotor op de vooras behouden bleef. Momenteel gebruikt Tesla twee soorten motoren in zijn elektrische voertuigen Model S en X: de ene is een zeldzame-aardemotor met permanente magneet en de andere is een inductiemotor. Inductiemotoren kunnen meer vermogen leveren, en inductiemotoren met permanente magneten zijn efficiënter en kunnen het rijbereik met 10% vergroten.
De oorsprong van de permanente magneetmotor Nu we het hierover hebben, moeten we vermelden hoe de zeldzame-aardemotor met permanente magneet tot stand kwam. Iedereen weet dat magnetisme elektriciteit opwekt en dat elektriciteit magnetisme opwekt, en dat de opwekking van een motor onlosmakelijk verbonden is met een magnetisch veld. Daarom zijn er twee manieren om een magnetisch veld te creëren: excitatie en permanente magneet. Gelijkstroommotoren, synchrone motoren en veel speciale miniatuurmotoren hebben allemaal een gelijkstroommagneetveld nodig. De traditionele methode is om een bekrachtigde spoel (een zogenaamde magnetische pool) met een ijzeren kern te gebruiken om een magnetisch veld te verkrijgen, maar het grootste nadeel van deze methode is dat de stroom energieverlies heeft in de spoelweerstand (warmteontwikkeling), waardoor de weerstand van de spoel wordt verminderd. motorefficiëntie en stijgende bedrijfskosten. Op dat moment dachten mensen: als er een permanent magnetisch veld is en er geen elektriciteit meer wordt gebruikt om magnetisme op te wekken, zal de economische index van de motor verbeteren. Dus rond de jaren tachtig verscheen er een verscheidenheid aan permanente magneetmaterialen, die vervolgens op motoren werden toegepast, waardoor permanente magneetmotoren ontstonden.
Zeldzame aarde permanente magneetmotor neemt het voortouw Dus welke materialen kunnen permanente magneten maken? Veel internetgebruikers denken dat er maar één soort materiaal is. In feite zijn er vier hoofdtypen magneten die een permanent magnetisch veld kunnen genereren, namelijk: keramiek (ferriet), aluminiumnikkelkobalt (AlNiCo), samariumkobalt (SmCo) en neodymiumijzerborium (NdFeB). Er zijn speciale neodymium-magneetlegeringen ontwikkeld, waaronder terbium en dysprosium, met hogere Curie-temperaturen, waardoor ze bestand zijn tegen hogere temperaturen tot 200 °C.
Vóór de jaren tachtig waren de permanente magneetmaterialen voornamelijk ferriet permanente magneten en alnico permanente magneten, maar de remanentie van deze materialen is niet erg sterk, dus het gegenereerde magnetische veld is relatief zwak. Niet alleen dat, maar de coërcitiefkracht van deze twee soorten permanente magneten is laag, en zodra ze een extern magnetisch veld tegenkomen, worden ze gemakkelijk beïnvloed en gedemagnetiseerd, wat de ontwikkeling van permanente magneetmotoren beperkt. Laten we het hebben over zeldzame aardmagneten. In feite zijn zeldzame aardmagneten onderverdeeld in twee soorten permanente magneten: lichte zeldzame aardmetalen en zware zeldzame aardmetalen. De mondiale reserves aan zeldzame aardmetalen bestaan voor ongeveer 85% uit lichte zeldzame aardmetalen en voor 15% uit zware zeldzame aardmetalen. Deze laatste biedt magneten met een hoge temperatuurbestendigheid die geschikt zijn voor veel automobieltoepassingen. Na de jaren tachtig verscheen er een krachtige permanente magneet van zeldzame aardmetalen, de permanente magneet NdFeB. Dergelijke materialen hebben een hogere remanentie, evenals een hogere coërciviteit en energieproductie, maar over het algemeen lagere Curie-temperaturen dan alternatieven. De daarvan gemaakte zeldzame-aarde-motor met permanente magneet heeft vele voordelen, zoals een hoog rendement, geen bekrachtigingsspoel, dus er is geen bekrachtigingsenergieverlies; de relatieve magnetische permeabiliteit ligt dicht bij die van de luchtmachine, wat de motorinductie vermindert en de arbeidsfactor verbetert. Juist vanwege de betere vermogensdichtheid en efficiëntie van zeldzame-aardemotoren met permanente magneet zijn er veel verschillende ontwerpen van elektrische aandrijfmotoren, en de meest populaire zijn zeldzame-aardemotoren met permanente magneet. Tesla wil er vanaf Afhankelijkheid van Chinese zeldzame aardmetalen?
Iedereen weet dat China het overgrote deel van de zeldzame aardmetalen ter wereld levert. De Verenigde Staten hebben dit de afgelopen jaren ook gezien. Ze willen niet door China worden beperkt in het aanbod van zeldzame aardmetalen. Daarom probeerde hij, nadat Biden aan de macht kwam, zijn deelname aan de toeleveringsketen van zeldzame aardmetalen te vergroten. Het is een van de prioriteiten van het infrastructuurvoorstel van $2 biljoen. MP Materials, dat in 2017 een voorheen gesloten mijn in Californië kocht, strijdt om het herstel van de Amerikaanse toeleveringsketen voor zeldzame aardmetalen, met een focus op neodymium en praseodymium, en hoopt de goedkoopste producent te worden. Lynas heeft overheidsfinanciering ontvangen voor de bouw van een fabriek voor de verwerking van lichte zeldzame aardmetalen in Texas en heeft nog een contract voor een scheidingsfaciliteit voor zware zeldzame aardmetalen in Texas. Hoewel de Verenigde Staten zoveel inspanningen hebben geleverd, zijn mensen in de industrie van mening dat China op de korte termijn, vooral in termen van kosten, een dominante positie zal behouden in de levering van zeldzame aardmetalen, en dat de Verenigde Staten daar helemaal niet van af kunnen komen.
Misschien heeft Tesla dit gezien en overwogen ze permanente magneten te gebruiken die helemaal geen zeldzame aardmetalen als motoren gebruiken. Dit is een gedurfde veronderstelling, of een grap, we weten het nog steeds niet. Als Tesla de permanentmagneetmotoren achterwege laat en terugkeert naar inductiemotoren, lijkt dit niet hun manier van doen. En Tesla wil permanente magneetmotoren gebruiken en de permanente magneten van zeldzame aardmetalen volledig achter zich laten, dus er zijn twee mogelijkheden: de ene is om innovatieve resultaten te behalen met de originele keramische (ferriet) en AlNiCo permanente magneten. De tweede is dat de permanente magneten gemaakt zijn van andere niet-zeldzame aardmetalen kunnen hetzelfde effect behouden als de permanente magneten van zeldzame aardmetalen. Als het deze twee niet zijn, speelt Tesla waarschijnlijk met concepten. Da Vukovich, president van Alliance LLC, zei ooit dat “vanwege de kenmerken van zeldzame aardmagneten geen enkel ander magneetmateriaal hun hoge sterkteprestaties kan evenaren. Je kunt zeldzame-aardemagneten niet echt vervangen”.
Ongeacht of Tesla nu met concepten speelt of zich echt wil ontdoen van zijn afhankelijkheid van China's aanbod van zeldzame aardmetalen op het gebied van permanente magneetmotoren, de redacteur is van mening dat zeldzame aardmetalen zeer kostbaar zijn en dat we ze rationeel moeten ontwikkelen en meer moeten betalen. aandacht voor toekomstige generaties. Tegelijkertijd moeten onderzoekers hun onderzoeksinspanningen vergroten. Laten we niet zeggen of de formulering van Tesla goed is of niet; het heeft ons tenminste enkele hints en inspiratie gegeven.
